머리카락보다 가는 '뉴로웜' 뇌 이식 전극, 자석 조종으로 뇌 속 자유자재 이동

중국 연구진이 머리카락보다 가늘고 뇌 조직처럼 부드러운 유연한 뇌 이식 전극 어레이 '뉴로웜(NeuroWorm)'을 개발했다. 이 전극은 이식 후에도 외부 자석으로 조종해 뇌 속을 움직일 수 있는 세계 최초의 '동적' 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 전극이며, 동물 실험에서 기록적인 장기간 성능을 입증했다.

뉴로웜, 무엇이 다른가?

기존 뇌 이식 전극은 딱딱하고 고정된 위치에 설치되며, 단단한 전극이 부드러운 뇌 조직과 마찰하면서 만성 염증과 신호 품질 저하를 일으키는 경우가 많았다. 뉴로웜은 이러한 한계를 완전히 바꿨다.

이 장치는 지름이 약 196마이크론(μm)으로 사람 머리카락보다 가는 부드럽고 늘어나는 마이크로파이버 형태이며, 길이를 따라 최대 60개의 독립적인 전극 채널을 갖추고 있다 . 끝부분에는 초소형 자석이 내장돼 있어 외부 자기장을 이용해 뇌 속에서 '유영(roaming)' 모드로 전극을 조종할 수 있다. 이는 기존의 고정 위치 전극 패러다임에서 완전히 벗어난 '최초의 동적 전극' 방식이다 .

지렁이의 유연한 움직임과 마디로 나뉜 몸체에서 영감을 받은 이 전극은 이식 후에도 뇌 안에서 전진하고 방향을 바꾸며 모니터링 대상을 변경할 수 있는데, 이는 이전의 어떤 뇌 이식 전극도 구현하지 못한 기능이다 .

동물 실험의 주요 결과

동물 실험에서 뉴로웜은 전례 없는 장기간 선명도를 유지하며 고품질의 신경 활동을 기록했고, 18개월 동안 성능 저하 없이 안전하게 작동했다 . 이는 대부분의 기존 뇌 이식 전극이 조직 염증이나 재료 결함으로 수개월 내에 성능이 저하되는 것과 비교해 크게 개선된 결과다.

뉴로웜은 토끼 두개골 내부에서 '유영'하며 필요에 따라 모니터링 대상을 능동적으로 변경했고, 뇌와 근육 조직 모두에서 안정적인 생체전기 신호 기록을 제공했다 . 근육 조직에서는 쥐를 대상으로 43주 이상 안정적인 생체전기 모니터링이 가능했으며, 54주가 지난 후에도 파이버 주변의 섬유아세포 피막 형성은 미미한 수준이었다 .